凈水處理劑-粉末聚鐵（一）

1、理化性能

聚鐵（PFS),全稱聚合硫酸鐵（basicferricsulfate),又名羥基硫酸鐵，是一種由鐵鹽預制成的中間水解產(chǎn)物，聚鐵是一種堿式的、以羥基為架橋的配合物，屬于水溶性無機高分子物質(zhì)。PFS易溶于水，水溶液呈紅葡萄色，在25°C時每100g水中能溶解40g。

液體產(chǎn)品為紅揭色或深紅色黏稠液，固體產(chǎn)品為淡黃色或灰黃色樹脂。

2、工藝技術(shù)

2.1鈦白副產(chǎn)法

鈦白（學名二氧化鈦）國內(nèi)實際產(chǎn)量接近7萬噸/年。鈦白粉廠絕大部分都采用硫酸法工藝，全國鈦白粉廠每年至少產(chǎn)生200噸以上的副產(chǎn)物七水硫酸亞鐵，除少量用做凈水劑、肥料和飼料添加劑外，絕大部分被當作廢品處理或長期堆放，任其流失，這既浪費資源，又污染環(huán)境。因此，用鈦白粉副產(chǎn)物七水硫酸亞鐵來合成用途廣泛的絮凝劑，其意義深遠。

在工業(yè)生產(chǎn)中，聚合硫酸鐵常常是在催化劑作用下用空氣或氧氣氧化硫酸亞鐵，在實驗室則常常采用強氧化劑過氧化氫作為氧化劑來直接氧化硫酸亞鐵，再經(jīng)水解、聚合可制成一定堿化度的聚合硫酸鐵。

以化工廠鈦白副產(chǎn)物七水硫酸亞鐵為原料，用過氧化氫做氧化劑，合成絮凝劑聚合硫酸鐵。在使硫酸亞鐵與過氧化氫的摩爾比達到1:0.6時，硫酸亞鐵可完全被氧化；硫酸亞鐵與濃硫酸的摩爾比為1:0.4時，制取的聚合硫酸鐵可獲得較高的堿化度。

操作例如下：

取一定量的硫酸亞鐵，加蒸餾水溶解，根據(jù)硫酸亞鐵的量加入98%的濃硫酸和30%的過氧化氨，反應約0.5h,即得紅棕色黏稠狀產(chǎn)品。硫酸亞鐵與過氧化氫的摩爾比為1:0.6,硫酸亞鐵：濃硫酸的摩爾比為1:0.4。

聚合硫酸鐵對濁水有較高的除濁率，與陽離子高凝劑配合使用，可達到相同的除濁效果，且投藥量顯著減少。

2.2用硫酸和硝酸的混酸氧化工藝

以廢鐵屑為原料制備聚合硫酸鐵的過程，主要包括溶解、氧化、水解和聚合四種反應，且后三種反應可同步進行。

方法1：以硫酸亞鐵為原料，取工業(yè)綠鞏（FeS04.7H20)410.4g,加入含工業(yè)硫酸（d=8440mL、工業(yè)硝酸（d=1.42)40mL,蒸餾水200mL的反應瓶中，混合反應物迅速升溫至60°C,以100rpm的速度攬拌，加熱使溫度保持在90°C左右，使氧化、水解和聚合反應進行半小時，同時從反應瓶一處鼓入空氣，使反應中產(chǎn)生的NO氧化成NO2,送入吸收塔用水吸收并生成硝酸（循環(huán)使用），生成的產(chǎn)品為深褐色油狀PFS,Fe2+氧化率為100%。該工藝的優(yōu)點在于氧化聚合反應時間短，硝酸可循環(huán)使用，避免了環(huán)境污染，反應在常壓下進行，充分利用溶解熱和反應熱，降低了能耗。該產(chǎn)品不但用于污水處理，亦可用于飲用水凈化。

方法2：此工藝可以直接用鐵礦石為原料，如菱鐵礦（含鐵20%-30%,3-7cm的小塊）3000kg,混酸0.4m3。在18-40°C下反應24小時制成PFS。

此反應可在常溫常壓下完成。所用礦石既能提供鐵元素，又能起鹽基度調(diào)節(jié)作用，適用鐵礦石產(chǎn)地，生產(chǎn)無需專用反應釜，在一般反應池內(nèi)可進行。設(shè)備投資省，操作簡單，無論單位和個人均可進行生產(chǎn)。

2.3熱空氣氧化

方法1：把FeS04.7H20投入一個流化床中，用74°C空氣向上通入流化床，直到物料能自由流動為止，此時物料的溫度為37°C左右。再通入115-120°C空氣，使物料的溫度達到40-45°C,使結(jié)晶水減少到5.2-5.8個。再把空氣的溫度提高到170°C,使物料流化到60°C,得到3.8-5.2個結(jié)晶水和部分二結(jié)晶水的物料。最后用250-300°C空氣流化使物料的溫度達到240-250°C,使85%-90%的Fe2+氧化成Fe3+,物料轉(zhuǎn)變成堿式硫酸鐵。用熱空氣把物料流化到135-180°C,加入所需量的H2S04(濃度96%)進行聚合得到聚合硫酸鐵。

方法2：把FeS04.7H20在120-130°C的轉(zhuǎn)爐中加熱40-120min,同時通入氧氣，按控制的用量加入60%濃度的硫酸得到聚合硫酸鐵，或者是在電加熱的轉(zhuǎn)爐中把100kgFeS04.7H20和20kgFe混合物加熱到280°C,并以10m3/h的速率吹入280°C的熱空氣，在2h后得到最終產(chǎn)物。

方法3：取一定量的FeS04.7H20于—燒杯中，加入適量的水、硫酸，水浴加熱至60°C,邊攬拌邊滴加氧化劑直至完全，然后將溫度升高到85°C,恒溫一段時間，待溶液中的二價鐵離子轉(zhuǎn)化率為99%時，停止加熱，冷卻至室溫后加入一定量NaOH溶液，陳化一段時間即得PFS絮凝劑。